井下蒸汽干度测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种井下蒸汽干度测量装置，包括：蒸汽水分离单元；所述蒸汽水分离单元包括圆柱形腔室、以及位于圆柱形腔室内且同轴设置的圆柱形测量室；所述圆柱形腔室在所述圆柱形测量室外形成分离环空；水电极电容传感器探头；所述水电极电容传感器探头包括圆柱形金属芯、以及在所述圆柱形金属芯外侧的绝缘层；所述圆柱形测量室在所述水电极电容传感器探头外形成测量环空；所述分离环空的上端连通所述测量环空的上端；所述分离环空的下端连通所述测量环空的下端；所述水电极电容传感器探头能与所述测量环空内的流体形成一等效电容传感器；用于测量所述等效电容传感器电容的电容仪。本发明专利技术提供的井下蒸汽干度测量装置能够实现干度的在线实时测量。

Downhole steam dryness measuring device

The invention discloses a downhole steam dryness measuring device comprises a steam water separating unit; the steam water separating unit comprises a cylindrical chamber, and is located in the cylindrical measurement chamber cylindrical chamber and coaxially arranged; the cylindrical cavity is formed from annulus in the cylindrical measuring chamber; the water electrode capacitance sensor; the water electrode capacitance sensor includes a cylindrical metal core, and the insulating layer outside the cylindrical metal core; the cylindrical measuring chamber is formed in the annular measuring water electrode capacitance sensor; the upper end of the upper separating annulus communicated with the annular measurement; the lower end of the lower separation annulus communicated with the annular measurement; the water electrode capacitance sensor and the measurement of fluid in annulus formed an equivalent capacitance sensor; Capacitance instrument for measuring capacitance of equivalent capacitance sensor. The downhole steam dryness measuring device provided by the invention can realize on-line real-time measurement of dryness.

【技术实现步骤摘要】
井下蒸汽干度测量装置
本专利技术涉及石油开采设备领域，尤其涉及一种井下蒸汽干度测量装置。
技术介绍
辽河油田是我国最大的稠油生产基地，目前辽河油田主要以蒸汽吞吐、蒸汽驱及蒸汽辅助重力泄油(SAGD)等开发方式为主，在开发过程中，为了合理的调整注汽参数，需要在注蒸汽生产及注入的过程中对干度参数进行测量，以便准确的分析和掌握注汽质量，提高热采效率。井下蒸汽干度测量面临注汽井筒内流型多变、管道扭曲、测量空间有限且难以人工操控等问题。目前油田现场蒸汽干度测试仍较多的采用取样法，取样法沿用时间较长，而且取样技术也取得了很大的进步。取样法最大的问题就是不能实现井下蒸汽干度剖面的连续测量。目前也有一些研究者尝试在井下取样后直接进行示踪粒子的放射性和活性的检验，以达到连续测量蒸汽干度的目的，但是，都没有取得很好的效果。目前地面在线测试湿蒸汽干度主要使用汽水分离器对汽水两相状态分别计量后，继而计算出蒸汽干度，缺点是分离器不适合井下蒸汽干度的测量。另外还有根据光学折射率调制原理研制的光纤传感器在油田的注汽井筒中进行了不同深度的干度测量试验，但是由于井下情况复杂，光学法现场适应性太差，而且只能测量井筒中某一点的干度，不能对整个流道进行整体的测量。相应的，因为测量范围小，导致光学法很容易受液滴分布的影响，致使测量不准确，因此目前此方法仍没有广泛使用，还需要进一步研究，以达到推广使用的目的。另外一些方法是用传统的流量测量仪表和密度测量仪表的组合测试方法，如利用涡轮流量计、中子密度计及其组合方法，由于一些放射性测量仪表防护措施不周，难以大规模推广。
技术实现思路
鉴于现有技术的上述不足，本专利技术的目的是提供一种井下蒸汽干度测量装置，以能够实现干度的在线实时测量。为达到上述目的，本专利技术提供一种井下蒸汽干度测量装置，包括：蒸汽水分离单元；所述蒸汽水分离单元包括圆柱形腔室、以及位于圆柱形腔室内且同轴设置的圆柱形测量室；所述圆柱形腔室在所述圆柱形测量室外形成分离环空；同轴设置于所述圆柱形测量环空内的水电极电容传感器探头；所述水电极电容传感器探头包括圆柱形金属芯、以及包裹在所述圆柱形金属芯外侧的绝缘层；所述圆柱形测量室在所述水电极电容传感器探头外形成测量环空；所述分离环空的上端连通所述测量环空的上端；所述分离环空的下端连通所述测量环空的下端；所述水电极电容传感器探头能与所述测量环空内的流体形成一等效电容传感器；用于测量所述等效电容传感器电容的电容仪。作为一种优选的实施方式，所述绝缘层为陶瓷涂层。作为一种优选的实施方式，所述绝缘层的厚度为100-300微米。作为一种优选的实施方式，所述分离环空内同轴设有分离管；所述分离管将所述分离环空分为第一环空和第二环空；所述第一环空用于输入蒸汽水混合物；所述分离管上具有过流孔隙；所述第二环空的上端连通所述测量环空的上端；所述第二环空的下端连通所述测量环空的下端。作为一种优选的实施方式，所述分离管为割缝衬管。作为一种优选的实施方式，所述第二环空的上端通过上连通管连通所述测量环空的上端；所述第二环空的下端通过下连通管连通所述测量环空的下端。作为一种优选的实施方式，所述圆柱形测量室的壁为导电材料构成，所述电容仪的正负极分别连接所述圆柱形金属芯以及所述圆柱形测量室的壁。作为一种优选的实施方式，还包括：与所述电容仪连接的控制器；所述电容仪能将测得的电容值传递至所述控制器。作为一种优选的实施方式，所述控制器利用所述电容仪测得的电容根据第一预定关系计算蒸汽干度；所述第一预定关系为：其中，ε0表示绝缘层介电常数；εg表示蒸汽介电常数；XG为蒸汽的干度；ρ汽为测量环空中蒸汽的密度；ρ水为测量环空中水的密度；H为分离环空的高度；δ为绝缘层的厚度；R0为金属芯的半径。作为一种优选的实施方式，所述控制器根据所述电容仪测得的电容和水的电容与蒸汽和水的相界面高度的第二预定关系计算所述相界面高度；所述第二预定关系为：其中，h为所述相界面的高度。皆有以上技术方案可知，本专利技术中，该井下蒸汽干度测量装置先通过蒸汽水分离单元使小部分汽水两相流完全分离，然后再通过水电极电容传感器探头进行测量，将井下水电极电容传感器探头与测量环空内的流体等效为圆柱形电容传感器，利用推导出的所测电容值与蒸汽干度的对应关系(第一预定关系)，故在本专利技术中，该井下蒸汽干度测量装置只需对水电极电容值进行测量，就可得到对应的蒸汽干度，利用电容仪可以实现井下蒸汽干度的实时测量。参照后文的说明和附图，详细公开了本专利技术的特定实施方式，指明了本专利技术的原理可以被采用的方式。应该理解，本专利技术的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本专利技术的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一种实施方式所提供的井下蒸汽干度测量装置结构示意图；图2是图1中的圆柱形等效电容器示意图；图3是图2中蒸汽部分电容传感器串联等效电路图；图4是图2中圆柱形等效电容器整体等效并联电路图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。一并参阅图1、图2，在本专利技术中，专利技术人将井下蒸汽干度测量装置的井下水电极电容传感器探头9与测量环空10(内的蒸汽3、水4)等效为圆柱形等效电容传感器，利用水4的导电性，因此可以直接把水4当作圆柱形等效电容器的一个电极，而另一个电极就是水电极电容传感器探头9的金属芯13。金属芯13表面的陶瓷涂层(下述)就是电介质，电介质的厚度为100-300微米这就使两电极之间的距离变得相当的小。由电容传感器的基本知识可以知道，电容传感器的灵敏度将会大大增加，井下水电极探头9测量精度将会提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种井下蒸汽干度测量装置，其特征在于，包括：蒸汽水分离单元；所述蒸汽水分离单元包括圆柱形腔室、以及位于圆柱形腔室内且同轴设置的圆柱形测量室；所述圆柱形腔室在所述圆柱形测量室外形成分离环空；同轴设置于所述圆柱形测量环空内的水电极电容传感器探头；所述水电极电容传感器探头包括圆柱形金属芯、以及包裹在所述圆柱形金属芯外侧的绝缘层；所述圆柱形测量室在所述水电极电容传感器探头外形成测量环空；所述分离环空的上端连通所述测量环空的上端；所述分离环空的下端连通所述测量环空的下端；所述水电极电容传感器探头能与所述测量环空内的流体形成一等效电容传感器；用于测量所述等效电容传感器电容的电容仪。

【技术特征摘要】
1.一种井下蒸汽干度测量装置，其特征在于，包括：蒸汽水分离单元；所述蒸汽水分离单元包括圆柱形腔室、以及位于圆柱形腔室内且同轴设置的圆柱形测量室；所述圆柱形腔室在所述圆柱形测量室外形成分离环空；同轴设置于所述圆柱形测量环空内的水电极电容传感器探头；所述水电极电容传感器探头包括圆柱形金属芯、以及包裹在所述圆柱形金属芯外侧的绝缘层；所述圆柱形测量室在所述水电极电容传感器探头外形成测量环空；所述分离环空的上端连通所述测量环空的上端；所述分离环空的下端连通所述测量环空的下端；所述水电极电容传感器探头能与所述测量环空内的流体形成一等效电容传感器；用于测量所述等效电容传感器电容的电容仪。2.如权利要求1所述的井下蒸汽干度测量装置，其特征在于：所述绝缘层为陶瓷涂层。3.如权利要求2所述的井下蒸汽干度测量装置，其特征在于：所述绝缘层的厚度为100-300微米。4.如权利要求1所述的井下蒸汽干度测量装置，其特征在于：所述分离环空内同轴设有分离管；所述分离管将所述分离环空分为第一环空和第二环空；所述第一环空用于输入蒸汽水混合物；所述分离管上具有过流孔隙；所述第二环空的上端连通所述测量环空的上端；所述第二环空的下端连通所述测量环空的下端。5.如权利要求4所述的井下蒸汽干度测量装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王颖，宋志军，孙勇，朱强，步新兵，王栋，张路，李蓉，吴晓明，刘奇鹿，谢长江，曲哲，钱秀丽，张世军，陈佳鑫，张宝疆，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11